Université de Liège
Faculté des Sciences
Collège de doctorat en GéographieLe contexte urbain et climatique des risques hydrologiques
de la ville de Butembo (Nord-Kivu /RDC)
Thèse présentée par
Muhindo Sahani
En vue de l‟obtention du Grade de Docteur en Sciences
Année académique 2011-2012 Composition du Jury :
Prof. Alain Demoulin (Université de Liège, BELGIQUE) : Président Dr. aggr. Jan Moeyersons (Royal Museum for Central Africa, Tervuren, BELGIUM) : Promoteur Prof. Michel Erpicum (Université de Liège, BELGIQUE) : Co Promoteur
Dr. Pierre Ozer (Université de Liège, BELGIQUE) : Co Promoteur
Prof. Jean Marie Godeau (Prof. ordinaire émérite, Université de Liège, BELGIQUE) : Membre Prof. Morgan De Dapper (Universiteit Gent, BELGIUM) : Membre Prof. Vincent Hallet (Fondation Universitaire Notre Dame de la Paix, Namur, BELGIQUE) : Membre
Le contexte urbain et climatique des risques hydrologiques de la ville de Butembo (Nord-Kivu/RDC) ii
Université de Liège
Faculté des Sciences
Collège de doctorat en Géographie
Le contexte urbain et climatique des risques hydrologiques
de la ville de Butembo
(Nord-Kivu /RDC)
Thèse présentée par
Muhindo Sahani
En vue de l’obtention du Grade de
Docteur en Sciences
A ma mère feue Masika Mathe Joséphine
A mon père feu Nzuva Muhindo Athanase
A ma très chère épouse Kahambu Matimbya Hintou
A nos enfants :
Jean Claude Musubao Sahani
Mylène Sahani Mathe
Désiré Sahani Masole
Judith Sahani Amani
Jan Ozer Sahani
A Monseigneur Emmanuel Kataliko
Remerciements
En premier lieu, je tiens à exprimer ma profonde gratitude au Dr. Aggr. Jan MOEYERSONS, Chef de la section de Géomorphologie et Télédétection au Musée Royal de l‟Afrique Centrale et promoteur de cette thèse. Son appui scientifique, son suivi permanent, sa compréhension et ses qualités humaines m‟ont fort marqué et je lui en suis infiniment reconnaissant. Il m‟a fait bénéficier de sa grande expérience dans le domaine des risques hydrologiques.
Je suis particulièrement reconnaissant envers le Professeur Michel ERPICUM, Co-promoteur de cette thèse pour toutes les approches méthodologiques qu‟il m‟a proposées dès le début de ces recherches doctorales. Il n‟a cessé de m‟encourager en proposant des orientations scientifiques utiles. Merci pour les aspects administratifs qui cadrent avec cette thèse.
Je tiens à exprimer ma vive reconnaissance et mon profond respect au Dr. Pierre OZER, Co-promoteur de cette thèse. Sa détermination dès le déclenchement du processus jusqu‟à l‟aboutissement de cette thèse reste gravée dans mon cœur. De l‟encadrement, du partage de l‟expérience à la participation active aux activités scientifiques, il m‟a tout simplement modelé, et j‟ai pris le goût à la carrière qui m‟attend.
Je remercie sincèrement du fond de mon cœur le Professeur Alain DEMOULIN pour avoir accepté de présider mon jury et pour le temps qu‟il a consacré pour évaluer cette dissertation. Je suis resté reconnaissant envers la disponibilité qu‟il m‟a toujours réservée pour discuter de cette thèse dès le début.
Les professeurs Morgan DE DAPPER, Vincent HALLET et Jean-Marie GODEAU ont accepté de faire partie du jury de cette thèse. Je les remercie d‟avoir pris le temps de lire et d‟évaluer ce travail, très capital pour ma ville natale qui a besoin de votre expérience scientifique.
Je tiens à exprimer ma reconnaissance au Professeur André OZER. Sa détermination, son dévouement et sa vocation d‟homme de sciences conciliant savoir, savoir être et savoir faire dans un amour du prochain ont fait que nous puissions entreprendre cette thèse. Merci pour votre confiance et surtout pour m‟avoir mis en contact avec Dr. Aggr. J. MOEYERSONS. Ce choix est d‟or pour moi et pour ma ville.
Ma gratitude va au Directeur Général du Musée Royal d‟Afrique Centrale (MRAC), Monsieur Guido GRYSEELS pour m‟avoir accordé l‟autorisation de mener mes recherches pendant plus d‟une année dans la section de Géomorphologie et Télédétection.
Marc SALMON, de tout mon cœur, je te dois beaucoup de respect pour m‟avoir formé en télédétection et surtout pour tes qualités humaines dont une disponibilité jamais démentie. Que le Programme ISIS/CNES trouve ici l‟expression de ma gratitude pour les images SPOT et que la Région Wallonne trouve ici l‟expression de ma reconnaissance en particulier, la cellule sous-sol qui s‟occupe de l‟établissement des cartes géologiques de toute le région.
Philippe TREFOIS et Ine VANDECASTEELE, merci pour tout l‟encadrement que j‟ai reçu de votre part. Vous avez fait preuve d‟une collaboration scientifique d‟excellente qualité.
Toute ma reconnaissance à Papa KAMBILO qui a consacré toute sa vie à la collecte des données météorologiques au niveau de la station de l‟ITAV. Son dévouement et sa
Le contexte urbain et climatique des risques hydrologiques de la ville de Butembo (Nord-Kivu/RDC) iii
volonté de récolter ces données quotidiennement, nous ont marqué depuis que nous l‟avons côtoyé.
Je suis particulièrement reconnaissant envers la CTB qui m‟a octroyé cette bourse dans le cadre de son programme de bourse de doctorat mixte depuis 2007. Ce travail est d‟une grande utilité pour la ville de Butembo et les approches sont transposables pour d‟autres villes. Merci à Madame Liesbet VASTENAVONDT et à Nicolas BRECHT pour avoir bien géré ma bourse ainsi qu‟à Madame Angèle MOWA KAPUNDU et à Jean-Claude KAKUDJI.
Ma reconnaissance à mon université d‟origine (UCG), à son fondateur, Mgr. Emmanuel KATALIKO, au Grand Chancelier Mgr. Melchisédech SIKULI, à son Président du Conseil d‟Administration Mgr. Janvier KATAKA ainsi qu‟au Président de la Fondation Universitaire du Graben, Prof. Abbé Apollinaire MALU MALU et au premier recteur de l‟UCG, Mgr. SOKONI Lusenge Bernard. Que les pères Célestin KASAVOLO, Grégoire KAPORALE et Wilfrid KIBANDA ainsi que les autres pères assomptionnistes trouvent ici l‟expression de ma profonde reconnaissance. Ma gratitude à Monsieur Edmond GEORGES pour le toilettage de cette dissertation.
Que mon Oncle Phanuel Katembo Kasereka, PDG de la pharmacie vétérinaire SECUREX trouve ici l‟expression de ma reconnaissance envers tout ce qu‟il est pour toute notre famille. Désiré KAWALINA nous a quitté mais reste un être cher pour moi à travers sa volonté de me voir grandir sur le plan scientifique et en sagesse.
Que mes sœurs Fabiola SAHANI, Anita SAHANI, Mbakwiravyo ainsi que mon frère cadet Kasereka KIMBUTWE trouvent ici l‟amour fraternel que nous continuerons à rendre de plus en plus chaleureux. Que nos parents Athanase Nzuva MUHINDO et Joséphine Masika MATHE exultent de joie dans le royaume de Dieu où ils se reposent. Toute ma reconnaissance aux beaux frères ZACHARIE et DORIS.
A ma belle famille, je dois beaucoup de respect. A mon beau père feu Jean BASWAGHA Matimbya ainsi qu‟à ma belle mère Verena KALUNGERO, merci pour l‟éducation de ma très chère épouse ; sa sagesse fait la grandeur de notre foyer. Encore une fois merci. Merci aussi pour le rôle qu‟a joué Papa Joachim et que maman Christine continue à faire avec enthousiasme.
Ma reconnaissance à mes cousins et cousines, à mes neveux et nièces et petits fils. Ma reconnaissance à Eustache NZOLI, à Richard MAKELELE, à TOZITO et feu Ladyslas MUNYALYALO. Aux familles des Professeurs Mboko Vutala, Mandiki Robert, Mafikiri Tsongo pout tout ce que vous avez fait à notre fils ainé Jean Claude ainsi qu‟à sa maman. Aux familles de Papa Vilimumbalo, Kambere Lambert, Mbale Syasaka, Mukokoma, Mughunda, John Mbulula pour votre hospitalité et votre bonté. Merci à tous les anciens joueurs de Kitenge, à l‟attente de football de Butembo ainsi qu‟aux amis du Camp David. Merci à Madame Valérie Wambersy, au Professeur Jean Luc HORNICK et à Xavier DETIENNE pour toutes les actions de développement que vous menez à Butembo par le biais d‟UniverSud Liège.
Merci à FUB (France Université Butembo), à Monsieur et Madame FOURNIER pour tous les bienfaits que vous faites en faveur de la ville de Butembo et de la région entière.
A nos cinq enfants, Jean Claude Musubao Sahani, Mylène Sahani Mathe, Désiré Sahani Masole, Judith Sahani Amani et Jan Ozer Sahani qui ont souffert de l‟absence ou du silence de Papa pendant ces périodes de recherche ; Papa vous embrasse affectueusement. Et surtout merci à toi, C.T. Ir. Hintou Kahambu MATIMBYA, ma très chère épouse pour tout ce que tu es pour moi.
Résumé
La ville de Butembo constitue un cas typique en région tropicale humide qui a connu une explosion démographique exceptionnelle. La concentration spontanée des populations, due à l‟exode incontrôlé sur un territoire assez restreint, a conduit à une urbanisation sans cesse croissante. L‟imperméabilisation des vastes étendues de terres consécutive à une expansion spatiale rapide de la ville a généré des problèmes environnementaux qui affectent la structure urbaine. La ville, en effet, est confrontée à des risques hydrologiques diversifiés. Les ravinements progressif et régressif ne cessent de s‟amplifier et influent sur la disponibilité en eau. La zone urbaine est aux prises, ces dernières années, avec des inondations perçues localement comme exceptionnelles. On assiste actuellement à des remobilisations des anciens glissements de terrain qui génèrent localement la désolation consécutive aux dommages causés.
Depuis sa création, la ville de Butembo n‟a jamais été dotée d‟une carte géographique de référence objective. Les seules sources cartographiques disponibles sont faites à main levée. Il est connu que la maîtrise de l‟urbanisation permet de lutter efficacement contre la plupart des risques majeurs pour autant que les éléments qui président à leur survenance soient connus et que la délimitation des périmètres d‟aléas ait été réalisée sur base de critères objectifs et scientifiques.
C‟est pourquoi l‟objectif principal de cette thèse est de produire la carte de la ville de Butembo avec comme vocation l‟aide à la décision ou au moins à la compréhension des phénomènes environnementaux rencontrés au niveau du territoire urbain. Cette thèse aboutit notamment à la production d‟une carte des risques hydrologiques sur base des approches combinant la télédétection et les descentes sur terrain. Une analyse détaillée des événements pluviométriques est faite pour voir si les pluies n‟ont pas influencé ces problèmes environnementaux dans la ville de Butembo.
Les résultats révèlent une expansion urbaine exceptionnelle. L‟emprise urbaine de la ville de Butembo est passée de 2,39 km² en 1957 à 85,83 km² en 2008 sur 158,95 km². Son accroissement est consécutif à l‟augmentation de la population qui est passée de 9 653 en 1957 à 581 449 habitants en 2008. Cette urbanisation a abouti à une nouvelle affectation du sol avec des conséquences sur le paysage urbain. Depuis 1957 le ravinement de fond de vallée ainsi que celui sur les versants sont toujours restés confinés à l‟intérieur des extensions urbaines respectives. L‟urbanisation précède le développement des ravins et ceux-ci sont confinés dans les zones où le coefficient d‟écoulement est accentué par elle. A l‟heure actuelle, il n‟existe pas de fusion entre les ravinements progressifs et régressifs. Les inondations pourraient s‟étendre sur tous les fonds plats de vallées, dans le futur, en cas d‟inaction. Les glissements de terrain sont actifs et se trouvent dans la phase de creep. 11 des 16 glissements répertoriés sont partiellement co-engendrés par le séisme. La pluie n‟est pas à la base de l‟accentuation des problèmes environnementaux qui perturbent la structure urbaine de Butembo. C‟est l‟urbanisation qui en est la principale cause. Les pluies de ces dernières années sont normales pour la ville, leur récurrence étant de moins de 6 ans. Les méthodes de remédiation exigent une intervention au niveau de l‟évacuation du ruissellement. Mais le problème doit être attaqué en amont, sur les versants, par toutes les techniques susceptibles d‟annihiler la genèse du ruissellement.
Mots clés : Urbanisation ; risques hydrologiques ; ravinement ; inondation ; glissements de
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Summary
Butembo, a small town in the humid tropical region, is a typical case of, a city with an exceptionally rapid population growth. The spontaneous concentration of populations due to uncontrolled migration on a relatively small territory has led to urban sprawl. Soil sealing of large areas caused by a rapid spatial expansion of the town has generated environmental problems that affect the urban structure. The city is facing diverse hydrological risks. Progressive and regressive gully development accelerates and increasingly affects water availability. In recent years, the urban area faces floods, perceived locally as exceptional. The remobilization of old landslides locally causes damage.
Since its inception, Butembo has never had an objective reference map. The only ones which are available are manually drawn. It is known that land use planning can fight effectively against most major risks in so far as the elements that govern their occurrence are known and that the areas at risk can be located and defined on the basis of objective and scientific criteria.
The main goal of this thesis is to produce a map of and for the city of Butembo which can help to support decision making or at least to understand the reasons of the environmental degradation in the urban area. In that direction, this thesis leads to editing a map of hydrological risks. It is based on approaches combining remote sensing and terrain activities. A detailed analysis of rainfall events is made to see if the rains did influence the environmental problems in the town of Butembo.
The results reveal an exceptional urban expansion. The urban sprawl of Butembo increased from 2,39 km² in 1957 to 85,83 km² in 2008, approximately 54 % of 158,95 km². This increase in urban area is the result of exceptional population growth in the town. Indeed, the population rose from 9 653 in 1957 to 581 449 inhabitants in 2008. This urbanization has resulted in a new land use with all the consequences on the urban landscape.
Since 1957 valley and hillslope gullying remained all the time confined spatially within the diachronic urbanized expansions. Urbanization precedes the development of gullies and these are confined to areas where the runoff coefficient increased by urbanization. For the time being, there is not yet fusion between progressive and regressive gullies. In the future, flooding threats all the flat valley bottoms in the case nothing is done. Landslides are active and are in the creep phase. 11 of the 16 landslides inventoried are partially co-triggered by seismic.
Finally, the damage to the urban structure cannot be ascribed to changes in the rainfall pattern over the 30 last years. All the rains of recent years are normal for the city as their recurrence time is under 6 years. The main cause of environmental problems within the city is urbanization.
Remediation methods require intervention not only in the field of runoff evacuation. The problems must also be tackled upstream, on the slopes, using all the techniques that can prevent or reduce the generation of runoff.
Keywords: Urbanization; hydrological hazards; gully erosion; floods; landslides; water
Le contexte urbain et climatique des risques hydrologiques de la ville de Butembo (Nord-Kivu/RDC) vii
Table des matières
Dédicace ... i
Remerciements ... ii
Résumé ... iv
Summary ...v
Table des matières ... vii
Liste des tableaux ... xi
Liste des figures ... xii
Liste des annexes ...xvi
Table des symboles et acronymes: ... xvii
1. Introduction générale ...1
1.1. Problématique scientifique ...1
1.2. Objectifs de la thèse ...7
1.3. Structure de la thèse ...8
Chapitre I : La cartographie de la ville de Butembo et de son expansion spatiale entre 1957 et 2008 ... 13
1.1. Introduction... 13
1.1.1. Situation géographique ... 13
1.1.2. Spécificité et dynamisme de la ville de Butembo ... 14
1.2. Approche méthodologique pour la production des cartes ... 20
1.2.1. Données de terrain ... 20
1.2.2. Données spatiales et approches utilisées pour reconstituer la trame urbaine de façon diachronique ... 21
1.2.3. Un projet SIG ... 25
1.3. Résultats ... 28
1.3.1. La carte planimétrique et topographique de la ville de Butembo ... 28
1.3.2. Analyse comparée de l‟évolution de la trame urbaine et de l‟anthropisation de la zone urbaine de Butembo ... 31
1.4. Conclusions partielles... 41
Chapitre II : Cadre physique et contexte phytosociologique ... 45
2.1. Cadre physique... 45
2.1.1. Contexte oro-hydrographique... 45
2.1.2. Contexte géologique et lithologique ... 48
2.1.3. Morphotectonique et failles ... 53
2.2. Climat, sols et végétation ... 59
2.2.1. Contexte climatique ... 59
2.2.2. Sols ... 59
2.2.3. Contexte phytosociologique ... 61
Chapitre III. Evolution des caractéristiques pluviométriques dans la zone urbaine de Butembo de 1957 à 2010. ... 68
3.1. Introduction... 68
3.2. Matériels et méthodes ... 70
3.2.1. Données ... 70
3.2.2. Analyses des données pluviométriques annuelles et quotidiennes ... 71
3.2.3. Détermination de la saison des pluies : début, fin et longueur ... 72
3.2.4. Caractérisation des périodes de retour (Loi de Gumbel) ... 73
3.3. Résultats ... 74
3.3.1. Détection de la persistance des périodes sèches ou humides ... 74
3.3.2. Tendances des indices pluviométriques ... 76
3.3.3. Début, fin et longueur de la saison des pluies ... 79
3.3.4. Estimation de la récurrence des événements pluvieux à Butembo ... 82
3.4. Discussion ... 83
3.5. Conclusions partielles... 85
Chapitre IV. Genèse et effets érosifs des écoulements sur les versants ... 90
4.1. Introduction... 90
4.1.1. L‟importance du ravinement collinaire en Afrique ... 90
4.1.2. La recrudescence du ruissellement en ville de Butembo ... 91
4.1.3. L‟augmentation des débits du ruissellement : une tendance générale en Afrique centrale ... 92
4.1.4. Objectifs de ce chapitre : ... 96
4.2. Matériel et méthodes ... 97
4.2.1 Classification par maximum de vraisemblance. ... 98
4.2.2. Méthode de l‟indice normalisé de végétation ... 100
4.3. Résultats ... 102
4.3.1. Changements d‟occupation du sol à l‟échelle du territoire urbain ... 102
4.3.2. Etude de l‟organisation de l‟écoulement à Kisingiri ... 107
4.3.3. Axes routiers de torrentialité potentielle ... 112
4.4. Conclusions partielles... 112
4.4.1. Les causes fondamentales de l‟augmentation du ruissellement ... 112
4.4.2. L‟effet de l‟urbanisation sur la disponibilité en eau sur les collines ... 113
4.4.3. L‟effet de l‟urbanisation sur l‟érosion par le ruissellement des versants... 113
4.4.4. Prévisions et carte des risques ... 114
Le contexte urbain et climatique des risques hydrologiques de la ville de Butembo (Nord-Kivu/RDC) ix
Chapitre V : Ravinement de fond de vallée à Butembo : Causes et conséquences ... 118
5.1. Introduction... 118
5.1.1. Problème de ravinement de fond de vallée à Butembo... 118
5.1.2. Contexte général du ravinement en Afrique centrale ... 120
5.1.3. Objectifs de ce chapitre ... 121
5.2. Matériels et méthodes ... 122
5.2.1. Cartographie diachronique des réseaux de ravins de fond de vallée en ville de Butembo ... 122
5.2.2. Collecte de données au niveau des sources ... 124
5.2.3 Collecte des données au niveau des puits ... 127
5.3. Résultats ... 129
5.3.1. Synchronisation entre développement des ravins de fond de vallée et urbanisation 129 5.3.2. Evolution en longueurs de neuf principales ravines dans la zone urbaine... 133
5.3.3. Analyse de l‟évolution en surface et en volume pour les neuf ravines les plus spectaculaires dans la zone urbaine de Butembo ... 134
5.3.4. Dynamique de la nappe phréatique dans la vallée de la Wayimirya ... 137
5.4. Conclusions partielles et discussions ... 140
Chapitre VI : Les inondations catastrophiques du 6 octobre 2009. Inventaire, causes et perspectives d’avenir ... 146
6.1. Introduction... 146
6.1.1. Des risques hydrologiques relativement récents : les inondations ... 146
6.1.2. Etat de nos connaissances sur les inondations des villes en Afrique centrale ... 150
6.1.3. Objectifs de cette étude ... 151
6.2. Matériel et méthodes ... 151
6.2.1. Caractères physiques du bassin versant de la Kimemi qui favorisent les inondations ... 151
6.2.2. Evaluation de l‟évolution de l‟imperméabilisation du sol dans le bassin de la Kimemi ... 153
6.2.3. Délimitation des zones inondées des fonds de vallées en date du 6 octobre 2009. ... 153
6.3. Résultats ... 156
6.3.1. Facteurs de la recrudescence des inondations ... 156
6.3.2. Localisation des zones inondées en date du 6 octobre, 2009 ... 159
6.4. Conclusion partielle ... 164
6.4.1. Les causes fondamentales des inondations ... 164
6.4.2. Evolution de la pluie seuil créant des inondations ... 164
6.4.3. Prévisions et carte des risques ... 165
Chapitre VII. Seuils topographiques des glissements de terrain à Butembo ... 168
7.1. Introduction... 168
7.1.3. Le contexte du glissement de terrain en Afrique ... 168
7.1.1. Problèmes de glissements de terrain à Butembo ... 170
7.1.2. Objectifs de cette étude ... 175
7.2. Matériels et méthodes ... 176
7.2.1. Contrôle topographique des glissements de terrain ... 176
7.2.2. Profil longitudinal du glissement de Kavitero ... 179
7.2.3. Méthode de cartographie des glissements de terrain ... 180
7.2.4. Critère de classification des glissements de terrain affectant la ville de Butembo 185 7.3. Résultats et discussions ... 187
7.3.1. La remobilisation du glissement de Kavitero ... 187
7.3.2. Les autres glissements à Butembo. ... 193
7.4. Conclusions partielles... 202
7.4.1. La réactivation du glissement de Kavitero. ... 202
7.4.2. Les autres glissements de terrain ... 202
Conclusions générales et perspectives ... 206
1. Une carte topographique et géoréférencée à l‟échelle de 1/25.000. ... 206
2. La perturbation de la croissance spontanée de la zone urbaine de Butembo de 1957-2008 ... 206
3. Une perception des risques hydrologiques liés au changement d‟affectation des sols dans le cas d‟urbanisation ... 207
3.1 Cause de l‟augmentation des débits de pic du ruissellement ... 208
3.2. Une réorganisation du ruissellement et une augmentation de la connectivité hydrologique à la suite de l‟urbanisation ... 209
4. L‟effet de l‟urbanisation sur les réserves d‟eau souterraines ... 209
5. Les mouvements de masse ... 212
6. Mesures à conseiller ... 212
Le contexte urbain et climatique des risques hydrologiques de la ville de Butembo (Nord-Kivu/RDC) xi
Liste des tableaux
Tableau 1.1. Superficies et périmètres de la ville de Butembo et de ses communes……….29 Tableau 1.2. Caractéristiques de la croissance spatiale et démographique par période considérée à
Butembo………34 Tableau 1.3. Taux moyen de variation annuelle de la population et taux d'accroissement de la
surface bâtie de la ville de Butembo entre 1957 et 2008……….36 Tableau 2.1. Quelques données relatives aux tremblements de terre ressentis en
ville de Butembo………..53 Tableau 3. 1. Liste de neuf indices utilisés dans l'analyse des événements extrêmes…………..71 Tableau 3.2. Caractéristiques des précipitations à la station météorologique de l'ITAV de
Butembo. Moyennes ± écart type calculées sur la période 1957-2010………...74 Tableau 3.3. Tendances linéaires (exprimées en % par décennie) calculées pour les neuf
indices pluviométriques à la station de Butembo……….78 Tableau 3.4. Caractéristiques des saisons pluvieuses à la station de l'ITAV/Butembo
pour la période allant de 1957 à 2010………..80 Tableau 3.5. Evolution des amplitudes et des longueurs de saisons pluvieuses (LSP) et (PSP)
pour les périodes allant de 1957 à 1983 et 1984 à 2010………...80 Tableau 4. 1. Occupation du sol en ville de Butembo en 1987 et 2004……….104 Tableau 5.1. Analyse diachronique et volumétrique de 9 principaux ravins les plus
spectaculaires de Butembo (Surface, longueur, volume, profondeur)……...131 Tableau 6. 1. Infrastructures ayant été affectées par les inondations du 6 octobre 2009……..146 Tableau 6.2. Gradient de pente des principaux cours d'eau du bassin versant de la Kimemi…151 Tableau 6. 3. Superficies affectées par les inondations du 6 octobre 2009………...160 Tableau 7.1. Mouvement sismique en région de Butembo………...188 Tableau 7.2. Précipitation allant du mois de mai au mois de septembre 2007 à Butembo… 189 Tableau 7.3. Caractéristiques morphologiques et topographiques des glissements de terrain à
Liste des figures
Figure 1.1. Localisation de la ville de Butembo: (a) Topographie de la dorsale occidentale du Rift Albertin; (b) Extrait de l'image ASTER en 3D de la ville de Butembo prise le 23 mai
2006………... .13
Figure 1.2. Carte de la ville de Butembo faite à main levée………... .14
Figure 1.3. Butembo en 1968………... 16
Figure 1.4. Structure urbaine de la ville de Butembo………... 18
Figure 1.5. Carte de la ville de Butembo et ses quatre communes………... 29
Figure 1.6. Relief de la ville de Butembo………... 30
Figure 1.7. Carte de la ville de Butembo avec les principaux axes routiers et quelques points de repère………. .31
Figure 1.8. Nouvelles surfaces bâties entre 2001 et 2007 dans la ville de Butembo reconnaissables par les tôles nouvelles brillantes………. 34
Figure 1.9. Evolution de l'emprise urbaine de la ville de Butembo de 1957 à 2008………..37
Figure 1.10. Evolution de l'emprise urbaine de la ville de Butembo de 1957 à 2008…….……...38
Figure 1.11. Bâti urbain de la ville de Butembo en 2005………...39
Figure 1.12. Relation entre l'évolution de la population et l'emprise urbaine de la ville de Butembo……….……...40
Figure 2.1. Relief de la ville de Butembo illustrée par l‟estompage du MNT………...46
Figure 2. 2. Pentes de la ville de Butembo………..47
Figure 2.3. Orientation des pentes et thalwegs de la ville de Butembo………..47
Figure 2.4. Carte géologique de la ville de Butembo………...50
Figure 2.5. Légende de la carte géologique de la ville de Butembo………..51
Figure 2.6. Quelques unités lithologiques ………..…………....52
Figure 2.7. Structures linéaires dans la ville de Butembo.………...56
Figure 2.8. Hydrologie de la ville de Butembo………..58
Figure 2.9. Diagramme ombrothermique de la ville de Butembo de 1957 à 2010 ………...59
Figure 2.10. Quelques formations végétales dans la ville de Butembo………...62
Figure 2.11. Pratique agroforestière à Butembo (association maïs-haricot-Eucalyptus………....65
Figure 3.1. Evolution annuelle des précipitations exprimée en fonction de l'indice d'anomalie pluviométrique développé par Lamb (1982)……….74
Figure 3.2. Tendance de la pluviométrie annuelle à Butembo de 1957 à 2010………...76
Figure 3.3. Tendance du nombre de jours de pluie à Butembo de 1957 à 2010………..76
Figure 3.4. Tendance de l'intensité pluviométrique moyenne par jour de pluie à Butembo……77
Figure 3.5. Tendances du nombre de jours avec des précipitations >= 10 mm à Butembo……77
Figure 3.6. Tendance du nombre de jours avec des précipitations >= 20 mm à Butembo…...77
Figure 3.7. Tendance du nombre de jours de pluie supérieurs au 95è percentile à Butembo de 1957 à 2010………...78
Figure 3.8. Tendance du nombre de jours de pluie supérieurs au 99è percentile à Butembo de 1957 à 2010………....78
Figure 3.9. Tendance du nombre de jours de pluie supérieurs au 99,5è percentile à Butembo de 1957 à 2010………..…...78
Le contexte urbain et climatique des risques hydrologiques de la ville de Butembo (Nord-Kivu/RDC) xiii
Figure 3.10. Estimation par pentade de la durée de la saison des pluies à Butembo pour les périodes 1957-2010, 1957-1983 et 1984-2010 selon la méthode d'Erpicum et al.
(1988)………...80
Figure 3.11. Période de retour des pluies journalières à Butembo………..82
Figure 4.1. Villes durement touchées par des ravinements sévères en Afrique Centrale
(Vandecasteele et al., 2011)………...91
Figure 4. 2. Hydrographe présentant le changement du régime fluvial selon Moeyersons et Trefois (2008)………..93 Figure 4. 3. Les risques naturels dus au changement du régime du ruissellement au niveau du
territoire urbain………93 Figure 4.4. Les eaux de ruissellement, venant parfois d‟une surface considérable, sont d‟abord
concentrées dans le fossé et puis relâchées en quelques points où elles s‟incisent très vite (Moeyersons, 1989)………..95 Figure 4.5. Les différentes phases du développement d‟un ravin par érosion progressive à partir
d‟un point où les eaux sont relâchées (Moeyersons, 1989)………95 Figure 4.6. Les marmites sur les versants de Kisingiri (a) et de Vulumbi, cellule Kikuluba (b),
à Butembo………...96 Figure 4. 7. Manifestation des écoulements torrentiels sur les versants à l‟abattoir public de
Butembo………...96 Figure 4.8. Méthodologie appliquée pour la cartographie de l‟occupation du sol à Butembo en
1987 et 2004 par classification supervisée par maximum de vraissemeblance……..99 Figure 4.9. Occupation du sol en territoire urbain de Butembo en 1987 et en 2004………...104 Figure 4.10. Evolution de la zone urbaine rendue imperméable dans la ville de Butembo en
utilisant la méthode de NDVI avec une valeur seuil de -0,1……….……106 Figure 4.11. Influence du réaménagement de la route de Manguredjipa et modification
de la direction du ruissellement………...108 Figure 4.12. Réorganisation du ruissellement par les routes dans le bassin versant de Kisingiri à
Butembo………...109 Figure 4. 13. Route Kisingiri-Mukuna : point de débordement de la route fonctionnant en
corniche………...112 Figure 4.14. Ravines collinaires liées au ruissellement torrentiel. a). Colline de Ngere ; b). Axe
routier Abattoir-Katsya à la latitude de Kasongomi………...112 Figure 5. 1. Réseau hydrographique et systèmes des dambos en ville de Butembo………...119 Figure 5. 2. Quelques exemples de ravinements rencontrés dans les dambos à Butembo……..119 Figure 5.3. Dambos en Afrique………...121 Figure 5. 4. Anaglyphes de l'image SPOT5 (2008) centrée sur la ville de Butembo (Cyan à l'œil
droit)……….123 Figure 5. 5. Anaglyphes de l'Image ASTER (2006) centrée sur la ville de Butembo (Cyan œil
droit)………...123 Figure 5.6. Localisation des sources investiguées le long des ravins dans les dambos
de la Wayimirya et de Kimemi à Butembo………...125 Figure 5.7. Esquisse de la situation générale des puits et des sources dans la vallée de la
Wayimirya………....126 Figure 5.8. Influence du ravinement sur le rabattement de la nappe phréatique dans le dambo
Figure 5.9. Localisation des puits investigués le long des ravins dans les dambos du bassin versant de la Wayimirya………..………...128 Figure 5.10. Localisation de neuf ravins les plus spectaculaires de Butembo………...129 Figure 5.11. Rivière Lwirwa sans incision importante constituant la limite Est de la ville de
Butembo ……… ………..………..130 Figure 5.12. Lit et berges de la Mususa très faiblement incisée……...………131 Figure 5.13. Incisions verticale et horizontale (urbanisation)………...131 Figure 5.14. Evolution en longueur des neuf ravines les plus spectaculaires dans la ville de
Butembo………..133 Figure 5.15. Evolution de la surface de neuf ravines les plus spectaculaires de Butembo……...134 Figure 5.16. Evolution du volume des ravins dans le temps versus explosion démographique dans
la ville de Butembo………136 Figure 5. 17. Abaissement du niveau de l'eau dans les 31 puits de la vallée de la Wayimirya entre
2002 et 2009……….137 Figure 5.18. Représentation de descente topographique des points de puisage des sources……138 Figure 5.19. Evolution des débits des sources dans les dambos de Wayimirya et de
Kimemi………..139 Figure 6. 1. Manifestations des inondations dans la ville de Butembo……….…………148 Figure 6. 2. Début d'étiage après une forte inondation de la Kimemi et dépôt des limons dans les
champs de colocases le long du cours d'eau………..149 Figure 6. 3. Zones confrontées aux inondations en République Démocratique du Congo et dans la
région du rift albertin (Vandecasteele et al., 2009)………..150 Figure 6. 4. Relief, zone inondée le 29 octobre 2009 et principaux cours d'eau du bassin versant de la Kimemi. Traitement de l'image SPOT de 2008………152
Figure 6. 5. Exemples d'échantillonnage par transects. Les points rouges représentent les stations de mesures. Fond, Image Quickbird du 18 avril, 2005………155
Figure 6.6. Evolution de l‟occupation du sol au sein du bassin versant de la Kimemi à Butembo entre 1987 et 2004. Traitement des images SPOT………...156 Figure 6.7. Evolution de la composition de l‟occupation du sol entre 1987 et 2004 (en km²) au
sein du bassin versant de la Kimemi. L‟exutoire est considéré ici comme
le point aval excentré de la zone qui s‟est inondée en 2009……….158 Figure 6.8. Evolution comparée de la spatialisation des zones artificialisées, des zones boisées et
champs au sein du bassin versant de la Kimemi à Butembo entre 1987 et
2004………..158 Figure 6. 9. Profil longitudinal de la rivière Kimemi circonscrite dans la zone inondée en
date du 6 octobre 2009………...160 Figure 6. 10. Localisation des zones inondées en date du 6 octobre 2009 en fonction de la
juridiction administrative de la ville de Butembo………..……..161 Figure 6. 11. Carte de risque d'inondation dans les bas fonds de la ville de Butembo……...162 Figure 7.1.Distribution spatiale des mouvements de masses le long du Rift Albertin
(Vandecasteele et al., 2009)………..169 Figure 7.2. Représentation du phénomène du glissement de terrain de Kavitero……….172 Figure 7.3. Différentes caractéristiques de manifestations du glissement de terrain
Le contexte urbain et climatique des risques hydrologiques de la ville de Butembo (Nord-Kivu/RDC) xv
de Kavitero………173 Figure 7.4. Glissement des terres le long des berges des cours d‟eau dans la vallée de la
Wayimirya………..174 Figure 7.5. Processus de glissement de terrain le long des berges des cours d‟eau à
Butembo……….174 Figure 7.6. Glissement des terrains le long des ravins de Kisingiri………..………174 Figure 7.7. Enveloppe linéaire de Coos Bay, (Montgomery et Dietrich, 1994)………..176 Figure 7.8. Enveloppes régionales pour les Etats de l‟Orégon, Californie et Névada
(Montgomery et Dietrich, 1994)……….………..177 Figure 7.9. Enveloppe de combinaison de seuil topographique au sud du Rwanda (Moeyersons,
2003)………...178 Figure 7.10. Principe de cartographie des glissements de terrain : mesure de surface drainée
et de la pente……….179 Figure 7.11. Conceptualisation du principe de Montgomery et Dietrich (1994)…………...179 Figure 7.12. Copie d‟écran des anaglyphes des photographies aériennes 5737_253 et 5737_254
(sites de l‟ITAV, Vutsundo, Abattoir public (1) et Biasa, Kikyo, Kalemire, Lwamiso, Kitatumba (2))………...182 Figure 7.13. Procédure de vérification de présence de glissement de terrain……….184 Figure 7.14. Les caractéristiques morphologiques et topographiques des glissements de terrain
(exemple du glissement de Makongobo (au nord de Butembo)). La terminologie proposée par la commission IAEG des glissements de terrain (1990) est utilisée………185 Figure 7.15. Profil longitudinal du site affecté par le glissement de terrain de Kavitero à Butembo.
Exagération en hauteur : environ 4 fois……….187 Figure 7.16. Augmentation de la surface drainée par la route vers Manguredjipa………...191 Figure 7.17. Caractérisation du glissement de Kavitero. Les points A et B représentent
consécutivement la situation avant et après les travaux sur la route de
Manguredjipa………...192 Figure 7.18. Distribution spatiale des glissements de terrain à Butembo pour la zone couverte par
les photos aériennes de 1957………..193 Figure 7.19. Distribution spatiale des glissements de terrain en relation avec le relief…………197 Figure 7.20. Distribution spatiale des glissements de terrain en relation avec la pente, les failles
établies et les cours………..197 Figure 7.21. Distribution spatiale des glissements de terrain en rapport avec l‟hydrologie……..198 Figure 7.22. Enveloppe locale de Butembo sur base du principe de Montgomery Dietrich (1994)………..200 Figure 7.23. Caractéristiques des glissements de terrain de Butembo en fonction de l‟enveloppe
comparée à celle du sud du Rwanda……….201 Figure 8.1. Effets de l‟urbanisation sur les risques hydrologiques ...…………211 Figure 8.2. Schéma de l‟enchaînement du système de drainage superficiel, menant aux risques
Liste des annexes
Annexe I : La délimitation de la ville selon le décret présidentiel et le tracking effectué……..240
Annexe II : Tableau SIG : Données cartographiques et spatiales utilisées dans le cadre de ce travail……….241
Annexe III : Carte des risques hydrologiques de Butembo………...253
Annexe III.1 : La notice explicative de la carte des risques hydrologiques à Butembo………...253
Annexe III.2 : La carte des risques hydrologiques de Butembo, à l‟échelle de 1/25.000………...255
Annexe IV : Evolution de la population de la ville de Butembo de 1948 à 2008………256
Annexe V : Evolution du débit des sources le long des zones ravinées au niveau des dambos de la Wayimirya et de Kimemi entre 2002 et 2009………...259
Annexe VI: Profondeur de l‟eau dans les puits pour la période 2002-2003……….261
Annexe VII: Profondeur de l‟eau dans les puits pour la période 2008-2009………262
Le contexte urbain et climatique des risques hydrologiques de la ville de Butembo (Nord-Kivu/RDC) xvii
Table des symboles et acronymes:
ACMAD : African Centre of Meteorological Applications for Development ARVI : Atmospherically Resistant Vegetation Index.
ASTER : Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer.
AVI : Atmospherically Vegetation Index.
CAUB : Consortium de l‟Agriculture Urbaine de Butembo
CCFD : Comité Catholique Contre la Faim et pour le Développement
CIRAD : Centre de coopération internationale en recherche Agronomique pour le développement
CNES : Centre National d‟Etudes Spatiales (France). CTB : Coopération Technique Belge.
CUD : Coopération Universitaire pour le Développement
DES : Diplôme d‟études spécialisées
DGCD : Direction générale de la coopération au développement
FUB : France Université Butembo GCS : Geographic Coordinate System.
GEMI : Global Environmental Monitoring Index.
GLOVIS : Geological Society Global Visualization Viewer.
GMT : Greenwich Mean Time.
GPS : Global Positioning System.
IEEE : Institute of Electrical and Electronics Engineers.
IGN : Institut Géographique National.
IR : Infra-Rouge.
ISEAB : Institut Supérieur Emmanuel d‟Alzon de Butembo ISIS : Incitation à l‟Utilisation Scientifique des Images Spot. ITAV : Institut Technique Agricole et Vétérinaire.
LANDSAT ETM+: LANDSAT Enhanced Thematic Mapper Plus. LANDSAT MSS: LANDSAT Multispectral Scanner.
LANDSAT TM: LANDSAT Thematic Mapper. MNT : Modèle Numérique de Terrain.
MRAC : Musée Royal d‟Afrique Centrale
MSAVI : Modified Soil-Adjusted Vegetation Index. NASA : National Aeronautics and Space Administration.
NOAA : National Oceanic and Atmospheric Administration.
OVG : Observatoire Volcanologique de Goma.
PVI : Perpendicular Vegetation Index.
R : Rouge.
RéCO : Réseau des correspondants de chercheurs sur les risques hydrologiques naturels
en Afrique Centrale
RMSE : Root Mean Square Error.
RVI : Ratio Vegetation Index.
SAPH : Station Agro-Pastorale Horizon
SAVI : Soil-Adjusted Vegetation Index.
SIG : Système d‟Information Géographique. SPOT : Satellite Pour l‟Observation de la Terre.
TIN : Triangulated Irregular Network.
TSARVI : Transformed Soil Atmospherically Resistant Vegetation Index.
UCG : Université Catholique du Graben.
ULg : Université de Liège.
UREFV : Unité de Recherches sur les espèces Fruitières et la Vigne
UTM : Universal Transverse Mercator.
WGS84 : World Geodesic System, Systèmes de coordonnées terrestres.
Le contexte urbain et climatique des risques hydrologiques de la ville de Butembo (Nord-Kivu/RDC) xx
Introduction générale
Le contexte urbain et climatique des risques hydrologiques de la ville de Butembo (Nord-Kivu/RDC) 1
1. Introduction générale
1.1. Problématique scientifique
Le phénomène urbain est à l‟heure actuelle un enjeu important à l‟échelle planétaire (Weber et al., 1997). L‟urbanisation, tel un phénomène social et une transformation physique des paysages, est la plus puissante, irréversible et visible des transformations humaines sur la terre (Sãnchez-Rodriguez et al., 2005). L‟urbanisation galopante dans le monde sera un des grands défis du bien-être humain et d‟un cadre de vie sain (Redman et Jones, 2004). De nombreuses villes d‟Afrique Centrale connaissent à l‟heure actuelle une importante expansion territoriale. Cette expansion s‟effectue, la plupart du temps, de manière spontanée, au-delà de toute forme de contrôle par les pouvoirs publics, en raison du fait que les villes dépassent leurs propres limites administratives et empiètent sur les zones rurales en absorbant dans ce processus, les villages et les villes charnières situés dans leur trajectoire de croissance.
De nos jours, les taux d‟urbanisation élevés indiquent que la population urbaine de l‟Afrique Centrale a plus que doublé, partant de 23.741.000 personnes en 1990 à 55.593.000 en 2010 (ONU-Habitat, 2010). La rapide croissance démographique actuelle constatée dans les villes d‟Afrique Centrale est le résultat conjugué des 5 facteurs suivants : (a) les taux nationaux de fécondité élevés ; (b) l‟exode rural ; (c) la baisse du taux de mortalité en milieu urbain ; (d) les déplacements des populations des suites de conflits ; et (e) la croissance économique dans certains pays de la région qui joue un rôle fondamental dans les migrations transfrontalières. Ces facteurs constituent les causes déterminantes de l‟étalement urbain, de la ségrégation spatiale et de la concentration des citadins pauvres dans les zones non desservies ou par-delà les franges urbaines (ONU-Habitat, 2010). Fjeldstad (2005) estime que l‟urbanisation de la pauvreté est un développement dramatique sur le continent africain, car elle est génératrice de contrastes alarmants entre la richesse des quartiers d‟affaires ou des zones résidentielles pour les couches sociales à revenus élevés, d‟une part et la masse de misérables croupissant dans de vastes quartiers informels et les taudis, d‟autre part. Ces contrastes sont souvent à la base d‟un dysfonctionnement lié aux inégalités sociales dont les conséquences très souvent paradoxales affectent aussi bien les riches que les pauvres. La tendance actuelle se confirmant, l‟Afrique Centrale dans son ensemble comptera plus de population urbaine que rurale, dans les années à venir.
La ville de Butembo n‟échappe pas à cette tendance. Elle constitue même un cas spécial d‟explosion démographique qui est consécutive à l‟afflux massif des déplacés des guerres à la suite de l‟insécurité générée par des guerres incessantes. La concentration spontanée des populations, inhérente à cet exode incontrôlé sur un territoire assez restreint, a induit une urbanisation sans cesse croissante qui a abouti à un dysfonctionnement des écosystèmes sur le territoire urbain avec des conséquences environnementales désastreuses : dégradation de la végétation, ravinement, inondation, glissement de terrain et pollution. Ces conséquences perturbent la structure urbaine et génèrent localement une paupérisation des citoyens tout en compromettant toute initiative de développement endogène.
Il est connu que l‟urbanisation conduit à l‟imperméabilisation des espaces avec des conséquences désastreuses sur l‟environnement (Moeyersons et al., 2004 ; Vandecasteele et al., 2009, 2010, 2011). Ce phénomène est déclenché par le changement d‟affectation du sol. En effet, les changements dans l‟utilisation du sol provoquent souvent une augmentation du coefficient d‟écoulement. Ainsi, l'effet négatif de la déforestation sur l‟infiltration et l‟alimentation des sources a été montré pour plusieurs zones forestières au Rwanda (Rwilima, Faugère, 1981). Mais il va de soi que les augmentations du coefficient de ruissellement les plus importants sont à prévoir dans les villes à cause de la création de multiples surfaces durcies (Berthier et al, 2004; Rodriguez et al, 2003). L‟urbanisation rapide de la ville de Butembo a conduit à l‟endurcissement des superficies considérables de par sa structure routière particulière en forme de damier. Il est aussi connu que l'urbanisation peut changer rapidement l‟hydrologie des bassins versants et leur morphologie (Osmar et al., 2010). Les routes et les fossés perturbent le drainage naturel et, par conséquent, peuvent concentrer les eaux de ruissellement dans les endroits où il n'y avait pas de problème avant, mais où, aujourd'hui, les structures urbaines sont gravement endommagées (Croke et Mocker, 2001;.. Osmar CJ. et al, 2010). Dans ce contexte, les ravinements sont devenus un problème environnemental majeur en bordure de route où ils se développent rapidement, essentiellement dans les régions urbaines (Jungerius et al 2002 ; Nyssen et al, 2002).
Le contexte oro-hydrograhique de la ville de Butembo la prédispose à l‟amplification de ces phénomènes hydrologiques. En effet, la ville est bâtie dans une dépression qui constituait jadis des anciens dambos surplombés par des collines. Moeyersons et Trefois (2008) estiment que l‟évolution géomorphologique la plus évidente en cours en Afrique Centrale reste le changement de régime hydrologique des rivières et d‟autres cours d‟eau
Le contexte urbain et climatique des risques hydrologiques de la ville de Butembo (Nord-Kivu/RDC) 3 situés dans les zones ayant des caractéristiques morphologiques similaires à ces écosystèmes. Les dambos étaient hydrologiquement compatibles avec les conditions humides en Afrique sub-saharienne au cours de la première moitié de l'Holocène (Moeyersons et al., 2010), mais aujourd'hui, les hydrographes dans le sous-continent montrent des pics beaucoup plus élevés, liés à des crues soudaines, alors que le débit de base est resté plus bas qu'auparavant, voire inexistant. Les zones qui abritaient des anciens dambos à Butembo sont fortement sujettes aux ravinements alors qu‟il y a soixante ans, ces ravinements ne présentaient pas un risque majeur. Désormais, ce phénomène s‟amplifie d‟année en année et génère des problèmes connexes, notamment des pénuries d‟eau, des affaissements et d‟autres types de mouvements de masse.
Outre les ravinements des fonds de vallées et ceux qui se produisent à la suite de la torrentialité du ruissellement dans les collines, la ville de Butembo reste confrontée aux inondations et aux mouvements de masse. Localement, aucune action concertée n‟a jamais fait l‟objet d‟une mise au point d‟une stratégie de remédiation. L‟ampleur des dégâts montre que si rien n‟est fait dès maintenant, le coût de remédiation sera difficile à couvrir dans le contexte socio-économique actuel de la population urbaine de Butembo. Schuster (1996) estime que les glissements de terrain sont à la base de pertes socio-économiques énormes comparativement à celles qui leur sont imputées. Malgré cela, il faut noter que les renseignements sur ces processus géomorphologiques sont restés, jusqu‟à nos jours, beaucoup plus restreints en Afrique, comparativement aux autres continents. En Afrique Centrale, où plusieurs villes sont confrontées à ces processus, des études récentes font état d‟une vulnérabilité de plus en plus prégnante induite par des glissements de terrain et des pertes de vies humaines qui excèdent de loin les accidents liés aux mouvements sismiques (Vandecasteele et al., 2009 ; 2010 ; 2011). Un événement soudain de glissement de terrain collinaire s‟est déclenché à Kavitero en juillet 2007 : 6 maisons ont été détruites, 16 autres ont été affectées.
Aussi, bien que les cours d‟eau dans les fonds des vallées de Butembo montrent une tendance nette à s‟inciser, ils ne sont pas toujours capables de véhiculer immédiatement toutes les eaux de ruissellement lors des évènements pluvieux d‟allure exceptionnelle. Ainsi les débordements des lits de rivière s‟étalent dans les vallées à fond plat si bien que la ville est aux prises, ces dernières années, avec des inondations périodiques qui rendent les populations de plus en plus vulnérables. Des décennies dépourvues de crues très importantes ont renforcé
la méconnaissance des possibilités de débordement. Dès lors, à la suite de l‟explosion démographique, les lotissements ont envahi très largement les zones inondables et les versants en amont, sans précaution particulière. Hormis les dangers que font courir ces crues à la population, elles provoquent aussi d‟importants dégâts aux activités relatives à l‟agriculture urbaine et à la voirie par inondations et sapements des berges. Mais les dégâts ne se limitent pas aux bas-fonds de vallées. En fait, ces inondations sont alimentées par un ruissellement venant des collines environnantes. Dans sa trajectoire vers les fonds de vallées, un ruissellement à potentiel érosif considérable se transforme en écoulement sous forme de ruisseaux torrentiels. La vitesse des eaux de ruissellement a provoqué ces dernières années, une amorce de ravinement le long des routes ou à partir des points où le ruissellement déborde latéralement de la route provoquant l‟érosion progressive (Moeyersons, 1991). Ces manifestations s‟observent également le long des berges ou des maisons qui se déchaussent graduellement. Les dégâts aux routes, champs, maisons et autres infrastructures commencent à s‟accumuler.
En fait le ruissellement sur les versants est plus dangereux que les inondations dans les fonds de vallées du fait de son caractère brusque et violent. ONU-Habitat (2010) montre que les inondations récurrentes de plusieurs villes d‟Afrique Centrale procèdent de multiples facteurs, mais sont surtout consécutives au comportement humain, notamment la croissance démographique soutenue, associée à l‟implantation des populations dans les zones sujettes aux inondations. Des études récentes (Vandecasteele et al., 2010 ; 2011) montrent que de plus en plus de villes en Afrique Centrale et le long du rift albertin sont confrontées à des problèmes d‟inondation suite à la dégradation de l‟environnement et à l‟imperméabilisation des terrains urbains. Cette imperméabilisation du terrain se manifeste selon des proportions toujours croissantes à Butembo et conduit à des crues soudaines de rivières de fond des vallées en exacerbant les phénomènes de ravinements au fil du temps avec un éventail considérable de conséquences environnementales.
Le problème se complexifie par les structures linéaires des routes qui suivent la pente et par celles qui présentent des caractéristiques susceptibles d‟accentuer la concentration des écoulements superficiels dans certains thalwegs. Bocher et al. (2007) estiment qu‟en développant les effets des éléments linéaires permanents, la route affecte significativement les processus hydrologiques et géomorphologiques. Elle est souvent identifiée comme la cause de
Le contexte urbain et climatique des risques hydrologiques de la ville de Butembo (Nord-Kivu/RDC) 5 l‟accélération des transferts de surface et de l‟augmentation d‟évacuation de sédiments vers les cours d‟eau.
Malgré les conséquences sur l‟environnement urbain de Butembo, tous ces phénomènes supposés extrêmes par la population locale ne sont pas argumentés objectivement sur des bases scientifiques. En guise d‟exemple, les ravinements urbains qui ont connu une ampleur considérable dans leurs progressions au cours de ces dernières décennies jusqu‟à devenir un problème mondial ne sont pas suffisamment étudiés surtout en Afrique. Dans ce continent, la plupart des études de cas sont issues de la sous-région des savanes ouest-africaines (Ugodulunwa, Laka, 2008; Balzerek et al., 2003) et de l'Afrique Australe (Rowntree et al., 1991). Quant aux glissements de terrain, Petley (2008) suggère, en inventoriant les mouvements de masse, qu‟un certain nombre de glissements de terrain mortels en Afrique feraient parties des données manquantes en raison de leur occurrence dans des zones éloignées ou parce qu‟ils sont déclarés par des langues locales.
Toutefois, en Afrique Centrale, où plusieurs villes sont confrontées à ces processus, des études récentes font état d‟une vulnérabilité de plus en plus prégnante induite par des glissements de terrain et des pertes de vies humaines qui excèdent de loin les accidents liés aux mouvements sismiques (Vandecasteele et al., 2009 ; 2010 ; 2011). De nombreuses recherches focalisées sur les environs proches de Butembo ces dernières années notent des conséquences désastreuses sur l‟environnement et spécialement dans le domaine du sol (Jones et Egli, 1984 ; Kasay, 1988 ; Vyakuno, 2006). Tous ces acteurs dénoncent la croissance démographique sans précédent qui est accentuée par l‟exode rural et la faible productivité des petits lopins de terre dans les zones périphériques sans concentrer les investigations sur le territoire urbain de Butembo.
De même, tous les bassins versants de la ville de Butembo confrontés à ces problèmes hydrologiques sont alimentés par des pluies dont les caractéristiques pluviométriques n‟ont malheureusement pas fait objet d‟une analyse détaillée pour voir si elles auraient influencé l‟évolution des écosystèmes locaux ou si elles auraient exacerbé les phénomènes environnementaux en perturbant la structure urbaine à Butembo. New et al. (2006) et Aguilar et al. (2009) stipulent qu‟il manque d‟informations sur les tendances des variables pluviométriques et des extrêmes climatiques dans beaucoup de régions à travers les pays en développement alors qu‟elles donneraient des indications utiles en matière environnementale.
Solomon et al. (2007) et Ozer et al. (2009) estiment également que les indices pluviométriques sont encore trop peu étudiés en Afrique sub-saharienne. Mahé (1993) précise que la zone équatoriale est un milieu hydrologiquement très contrasté et qu‟elle reste liée à la complexité du système océan-atmosphère qui génère les précipitations, complexité due à sa position à cheval sur les deux hémisphères.
Il y a lieu de focaliser l‟attention en matière d‟alerte précoce au risque potentiel encouru en milieu urbain de Butembo en cas d‟amplification de tous ces phénomènes hydrologiques et, par ricochet, des modifications radicales de l‟environnement urbain qui imposera une réadaptation des socio-écosystèmes en perpétuelle évolution. Ce constat impose une compréhension de ces phénomènes dans un contexte où l‟urbanisation rapide de la ville de Butembo n‟est pas accompagnée des aménagements appropriés, notamment dans le domaine de la gestion de l‟eau au sens large du terme.
Mais cela exige des approches appropriées et une connaissance parfaite du risque dont le préalable reste la localisation spatiale et temporelle. La maîtrise de l‟urbanisation permet de lutter efficacement contre la plupart des risques majeurs pour autant que les éléments qui président à leur survenance soient connus et que la délimitation des périmètres d‟aléas ait été réalisée sur base de critères objectifs et scientifiques (Léone et al., 2010). La localisation temporelle et spatiale aboutit souvent à une cartographie qui est d‟autant plus utile surtout en raison de sa vocation d‟aide à la décision ou du moins d‟aide à la compréhension du paysage urbain (Bordin, 2002). Déjà, une étude sur la problématique foncière au Nord-Kivu, RDC (Pélerin, 2010) a suggéré entre autres que les limites des zones urbaines soient clarifiées et que les actions y relatives soient inscrites prioritairement dans les agendas des acteurs politiques. ONU-Habitat (2010) réaffirme que les limites administratives tendent à compliquer l‟application de la réglementation de la planification urbaine : les systèmes parallèles de gestion et d‟administration de terrains urbains peuvent fonctionner et même coexister sans trop de heurts, mais seulement lorsque les territoires sous leur contrôle respectif sont clairement délimités et séparés.
Le comble est que la ville de Butembo ne dispose même pas d‟une carte faite sur des bases scientifiques objectives et authentiques, ce qui rend pénible toute intervention sollicitant une carte de base. On se rend compte dans ces conditions que cette carte qui est un préalable
Le contexte urbain et climatique des risques hydrologiques de la ville de Butembo (Nord-Kivu/RDC) 7 pour beaucoup d‟interventions mérite d‟être élaborée. Les risques auxquels est confrontée la ville devront être spatialisés sur base de cette carte.
La remédiation contre tous ces phénomènes exige donc une approche appropriée et des objectifs bien définis.
1.2. Objectifs de la thèse
Cette thèse se fixe comme objectifs globaux :
1. Trouver des moyens de prévision, de prévention et de traitement des risques hydrologiques qui menacent la ville de Butembo
2. Mettre à la disposition des organes décisionnels une carte des risques hydrologiques de Butembo.
A ces fins, les objectifs concrets se libellent en ces termes :
Par rapport à l’analyse diachronique du développement de la ville de Butembo :
1. Etablir la carte topographique de référence de la ville de Butembo et produire la carte planimétrique de l‟entité urbaine dans ses limites administratives.
2. Etudier l‟évolution de l‟emprise urbaine de la ville de Butembo, de 1957 à 2008, alliant photographies aériennes et imagerie satellitaire en décrivant la dynamique territoriale qui accompagne son expansion.
Par rapport aux pluies
Caractériser l‟évolution de la pluviométrie entre 1957 à 2010
Par rapport au ruissellement torrentiel sur les versants :
1. Elucider l‟effet de l‟urbanisation sur l‟origine du ruissellement, son organisation spatiale et ses effets érosifs.
2 . Etablir une carte de risques de torrentialité.
Par rapport aux problèmes des ravinements de fond de vallée:
1. Etudier la relation entre la dynamique de ravinement dans les fonds de vallée et la dynamique de l‟urbanisation.
2. Analyser les effets de l‟incision dans les fonds de vallées sur la dynamique de la nappe aquifère.
1. Reconstituer l‟inondation du 6 octobre 2009.
2. Elaborer une carte du périmètre inondé en 2009 et une carte de risque d‟inondation dans le futur en cas d‟absence de mesure de remédiation.
Par rapport aux seuils topographiques des glissements de terrain :
1. Trouver la cause de la remobilisation du glissement de Kavitero. 2. Trouver la cause des autres glissements de terrain.
1.3. Structure de la thèse
Cette dissertation s‟articule sur sept chapitres outre l‟introduction et la conclusion.
1. Le premier chapitre s‟articule sur la cartographie de la ville de Butembo et de son expansion spatiale entre 1957 et 2008. L‟élaboration de la carte de la ville de Butembo est une strate de base essentielle pour cette thèse étant donné que la spatialisation de toutes les données traitées et analysées est faite sur base de celle-ci. Déjà à ce niveau l‟évolution de l‟emprise urbaine ainsi que les calculs relatifs à la densification de la population au sein de la ville se réfèrent à la nouvelle carte faite sur base des démarches scientifiques objectives.
2. Le deuxième chapitre aborde les caractéristiques physiques et donne un aperçu du contexte phytosociologique, essentiellement botanique, dans la ville de Butembo. 3. Le troisième chapitre caractérise les événements pluviométriques à Butembo. Des
séries chronologiques à différents pas de temps sont constituées. Le but est de caractériser de la manière la plus nette les événements qui structurent et modulent les cycles annuel, saisonnier et quotidien des pluies à Butembo. Cette analyse minutieuse s‟est focalisée sur les événements extrêmes, les anomalies, le nombre de jours de pluies ainsi que les dates de début et de fin des saisons pluvieuses.
4. Le quatrième chapitre cherche à comprendre la genèse et les effets érosifs des écoulements sur les versants. De manière diachronique une analyse détaillée de l‟affectation du sol entre 1987 et 2004 essaye de prendre en compte l‟artificialisation du paysage urbain contribuant à une croissance du débit de pic des écoulements superficiels, à la réorganisation des ruissellements ainsi qu‟au transfert rapide des eaux vers les vallées avec leurs impacts sur les ravinements collinaires.
5. Le cinquième chapitre aborde une analyse diachronique et volumétrique du ravinement de fond de vallée à Butembo en focalisant l‟attention sur les causes et les conséquences liées à ces phénomènes. Les incisions verticales et latérales sont
Le contexte urbain et climatique des risques hydrologiques de la ville de Butembo (Nord-Kivu/RDC) 9 analysées et leur impact sur le rabattement de la nappe sont traités en s‟appuyant sur l‟évolution du niveau de l‟eau dans les puits ainsi que la dynamique du niveau de lieux de puisage de l‟eau de source.
6. Le sixième chapitre reconstitue les inondations catastrophiques du 6 octobre 2009 en essayant de déterminer les causes. La caractérisation physique du bassin versant est analysée et l‟occupation du sol fait l‟objet d‟une analyse diachronique sur le bassin versant de la Kimemi. Une carte des risques d‟inondations reprend la zone inondée en date du 6 octobre 2009 et délimite les risques d‟inondations dans le futur en cas de non remédiation aux causes.
7. Le septième chapitre analyse les seuils topographiques des glissements de terrain à Butembo. Les caractéristiques physiques de glissements de terrain sont analysées et une analyse faite sur base d‟un contrôle topographique permet de cerner la cause principale de leur mise en mouvement. Le cas de la réactivation du glissement de Kavitero fait l‟objet d‟une analyse plus détaillée pour chercher à comprendre les vraies causes en vue de proposer des stratégies de mitigation appropriée et éviter que d‟autres remobilisation se produisent à d‟autres endroits qui sont dans une configuration morphologique similaire
Le contexte urbain et climatique des risques hydrologiques de la ville de Butembo (Nord-Kivu/RDC) 11
Chapitre premier
La cartographie de la ville de Butembo et de son expansion
spatiale entre 1957 et 2008
Le contexte urbain et climatique des risques hydrologiques de la ville de Butembo (Nord-Kivu/RDC) 13
Chapitre I : La cartographie
de la ville de Butembo et de son
expansion spatiale entre 1957 et 2008
1.1. Introduction1.1.1. Situation géographique
Butembo est une de trois villes du Nord-Kivu située au Nord-est de la République Démocratique du Congo. La circonscription urbaine est située entre 0°05‟ et 0°10‟ de latitude nord et 29° 17‟et 29°18‟ de longitude Est. Elle se trouve à 17 km au nord de l‟équateur. Elle est située à proximité de la dorsale occidentale du Rift Albertin au Nord-Ouest du lac Edouard. La figure 1.1 illustre la localisation de la ville de Butembo.
Figure 1.1. Localisation de la ville de Butembo: (a) Topographie de la dorsale occidentale du Rift Albertin; (b) Extrait de l'image ASTER en 3D de la ville de Butembo prise le 23 mai 2006.
Depuis sa création, la ville de Butembo n‟a jamais été dotée d‟une carte géographique de référence objective. Les seules sources cartographiques disponibles jusqu‟à nos jours sont faites à main levée (Fig. 1.2). Selon les rapports de la mairie de Butembo, la superficie de la ville est établie à 190,34 km². Le suivi de l‟évolution de cette ville est une nécessité et reste un défi pour les municipalités locales étant donné que les outils cartographiques peu fiables, rares et obsolètes présentent des toponymies et des légendes hétérogènes ne facilitant pas les
démarches scientifiques et toute autre intervention nécessitant une carte géoréférencée en trois dimensions.
Figure 1.2. Carte de la ville de Butembo faite à main levée
1.1.2. Spécificité et dynamisme de la ville de Butembo 1.1.2.1. Historique
Avant 1924, le village de Lusando servait de résidence au Mwami des Bayora. Il était un centre dédié au commerce du sel en provenance de Katwe (Ouganda), du poisson et de « milumba », tissus d‟écorces battues, en provenance des régions avoisinantes. Les années 1928 à 1930, la compagnie Minière des Grands-Lacs (MGL), installe le siège administratif de la direction Nord de ses exploitations à Butembo qui devient le centre de transit et
